本文關(guān)鍵詞：大海則煤礦大采高綜采技術(shù)適應(yīng)性研究

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【摘要】：煤炭工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一,在今后較長時期內(nèi)煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中仍占主要地位。隨著煤礦機(jī)械化開采程度的不斷提高,采用大采高綜采技術(shù)開采厚煤層不但可以大大提高生產(chǎn)工效,而且還可以大大提高煤炭回采率。但是在采用該方法時,常常會發(fā)生回采工作面煤壁片幫、端面冒頂現(xiàn)象,嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)。因此,開展近水平厚煤層大采高綜采工作面圍巖控制理論與防控技術(shù)研究,不僅可為今后大采高開采工作面提供防治煤壁片幫冒頂?shù)目茖W(xué)依據(jù),同時還可豐富和拓展礦山壓力控制理論,進(jìn)一步提高災(zāi)害防治水平。論文以中煤集團(tuán)公司大海則煤礦的煤層地質(zhì)特征與生產(chǎn)實際情況為基礎(chǔ),綜合采用文獻(xiàn)查詢、現(xiàn)場測試、實驗室模擬、理論分析、數(shù)值計算與現(xiàn)場應(yīng)用方法,系統(tǒng)分析了該礦2#煤層采用大采高綜采技術(shù)的適應(yīng)性和可行性。首先,根據(jù)大采高工作面特性,通過綜合考慮煤層地質(zhì)條件、回采技術(shù)、安全技術(shù)及經(jīng)濟(jì)社會效益等各個方面,基于層次分析法建立了大采高煤層開采方案選擇的指標(biāo)評價體系,并對指標(biāo)體系中各種影響因素的權(quán)重進(jìn)行了合理分配;應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)和矩陣分析理論,建立了模糊綜合評判模型；再利用MATLAB軟件,通過程序編譯求解指標(biāo)評價體系中相關(guān)指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,利用該評價模型,通過對厚煤層綜放開采、大采高綜放及大采高綜采技術(shù)進(jìn)行開采方案評價與分析,確定大海則煤礦2#煤層采用大采高綜采技術(shù)最為合理。其次,通過現(xiàn)場觀測和理論分析,對大采高綜采工作面圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究,探討了松軟煤體和脆性煤壁的片幫機(jī)理,以及設(shè)備可靠性對其影響的各種因素。同時,基于煤巖物理力學(xué)參數(shù)測試與分析,建立了大采高煤壁片幫力學(xué)模型,深入分析了大采高工作面煤壁片幫深度與礦壓強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。在充分考慮煤壁片幫修正系數(shù)基礎(chǔ)之上,建立了大采高工作面煤壁片幫程度的預(yù)測模型,并確定出大海則礦2#煤層大采高綜采工作面煤壁片幫位置為距頂板2.67m處、片幫深度范圍為2.0-2.61m。再次,通過理論分析,建立了大采高工作面支架—煤巖力學(xué)模型,掌握大采高工作面初次來壓、周期來壓規(guī)律。大海則煤礦大采高工作面推進(jìn)40-60m范圍內(nèi)基本頂會發(fā)生初次來壓,頂板冒落帶高度可達(dá)69m,裂隙帶高度可達(dá)118m�；卷敵醮蝸韷哼^后,煤壁前方6-7m位置處始終存在應(yīng)力集中,此范圍會出現(xiàn)較明顯的煤壁片幫,當(dāng)工作面推進(jìn)了260-320m時,地表進(jìn)入了充分采動階段。最后,通過理論分析、礦壓觀測、相似模擬及與同類型礦井比較,確定出了大海則大采高綜采工作面技術(shù)參數(shù)：采煤機(jī)截深確定為865mm,工作面走向長度7000m,工作面長度320m,可以實現(xiàn)年產(chǎn)1350萬t。同時,計算出了工作面推進(jìn)中支架的支護(hù)阻力。根據(jù)頂板下沉量和支架主動卸載量,確定了大海則煤礦大采高綜采工作面的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架及相關(guān)配套設(shè)備參數(shù)。通過方案實施和所選設(shè)備的應(yīng)用,實現(xiàn)了大海則煤礦大采高綜采工作面的安全回采,并取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
【關(guān)鍵詞】：大采高綜采技術(shù) 礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 模糊綜合評判 片幫機(jī)理特性 回采工藝 設(shè)備選型 數(shù)值計算
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD823.97
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 引言13-30
• 1.1 論文研究的背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-26
• 1.2.1 大采高綜采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 大采高工作面支架圍巖研究現(xiàn)狀16
• 1.2.3 大采高工作面煤壁片幫研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究現(xiàn)狀18
• 1.2.5 大采高綜采裝備發(fā)展現(xiàn)狀18-22
• 1.2.6 國內(nèi)主要大采高綜采礦井22-26
• 1.3 大采高綜采的發(fā)展趨勢及存在的主要問題26-27
• 1.4 主要研究內(nèi)容27-28
• 1.5 研究方法及技術(shù)路線28-29
• 1.6 本章小結(jié)29-30
• 2 大海則礦大采高開采煤層的適應(yīng)條件30-54
• 2.1 大海則礦礦井概況30
• 2.2 大海則礦煤巖體參數(shù)分析30-34
• 2.2.1 物理力學(xué)參數(shù)測試30-31
• 2.2.2 大海則煤樣參數(shù)31-33
• 2.2.3 補(bǔ)勘鉆孔煤樣參數(shù)33-34
• 2.2.4 煤巖力學(xué)參數(shù)分析34
• 2.3 開采煤層條件34-39
• 2.3.1 開采煤層特性35-38
• 2.3.2 開采煤層頂?shù)装鍘r性38-39
• 2.4 大采高開采技術(shù)適應(yīng)性39-42
• 2.5 大采高開采煤層條件的判斷準(zhǔn)則42-53
• 2.5.1 開采方法評價指標(biāo)體系45-46
• 2.5.2 基于層次分析法因素權(quán)重的確定46-50
• 2.5.3 大采高開采煤層條件的模糊評價50-53
• 2.6 本章小結(jié)53-54
• 3 大采高開采工作面煤壁片幫機(jī)理特性54-89
• 3.1 大采高開采煤壁片幫原因和危害54-57
• 3.1.1 大采高開采煤壁片幫原因54-55
• 3.1.2 大采高工作面煤壁片幫形式55-57
• 3.1.3 大采高工作面煤壁片幫危害57
• 3.2 大采高開采煤壁片幫力學(xué)模型57-64
• 3.2.1 煤壁片幫力學(xué)模型建立57-58
• 3.2.2 煤壁片幫力學(xué)模型分析58-64
• 3.3 大采高開采煤層工作面片幫機(jī)理研究64-76
• 3.3.1 松軟煤層片幫機(jī)理64-65
• 3.3.2 脆性煤層工作面片幫機(jī)理和影響因素分析65-70
• 3.3.3 脆性煤層工作面片幫數(shù)值模擬研究70-74
• 3.3.4 綜采工作面煤壁片幫深度研究74-76
• 3.4 大采高開采煤層工作面劣度分析76-83
• 3.4.1 大采高綜采開采煤層片幫程度分析76-77
• 3.4.2 煤壁片幫塊度分析77-81
• 3.4.3 保持煤壁穩(wěn)定性的條件81-83
• 3.5 大采高工作面煤壁塑性區(qū)應(yīng)力分布83-86
• 3.6 大采高開采煤壁片幫防控技術(shù)86-88
• 3.6.1 開采煤層煤壁片幫控制技術(shù)86-87
• 3.6.2 開采煤層煤壁片幫預(yù)防措施87-88
• 3.7 本章小結(jié)88-89
• 4 大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律89-104
• 4.1 大采高工作面礦壓觀測及分析89-92
• 4.1.1 初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律89-90
• 4.1.2 開采中期工作面周期來壓步距規(guī)律分析90-92
• 4.2 大采高工作面支架—煤巖力學(xué)模型92-94
• 4.2.1 模型建立的理論基礎(chǔ)92
• 4.2.2 力學(xué)模型的建立依據(jù)92-93
• 4.2.3 力學(xué)模型的建立93-94
• 4.3 大采高工作面礦壓顯現(xiàn)數(shù)值模擬94-103
• 4.3.1 工作面礦壓顯現(xiàn)數(shù)學(xué)模型95-96
• 4.3.2 數(shù)值計算結(jié)果分析96-102
• 4.3.3 礦壓顯現(xiàn)結(jié)果分析102-103
• 4.4 其他制約因素分析103
• 4.5 本章小結(jié)103-104
• 5 大采高綜采工作面參數(shù)確定104-114
• 5.1 綜采面支架參數(shù)確定104
• 5.2 割煤高度確定104-105
• 5.3 采煤機(jī)截深確定105
• 5.4 工作面推進(jìn)長度確定105-107
• 5.5 工作面長度及合理產(chǎn)量的確定107-113
• 5.5.1 理論產(chǎn)能分析107-108
• 5.5.2 按實測工效計算108-110
• 5.5.3 基于設(shè)備能力分析110-111
• 5.5.4 基于工作面礦壓顯現(xiàn)分析111-113
• 5.6 本章小結(jié)113-114
• 6 大采高綜采工作面設(shè)備選型114-128
• 6.1 工作面液壓支架選型114-123
• 6.1.1 支架選型的相似模擬研究114-117
• 6.1.2 支架類型選擇117-119
• 6.1.3 液壓支架工作阻力確定119-120
• 6.1.4 支架參數(shù)確定120-123
• 6.2 采煤機(jī)型號的合理確定123-125
• 6.3 刮板輸送機(jī)/轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)選型125-127
• 6.3.1 刮板輸送機(jī)125
• 6.3.2 轉(zhuǎn)載機(jī)125-126
• 6.3.3 破碎機(jī)選型126-127
• 6.4 本章小結(jié)127-128
• 7 結(jié)論128-131
• 7.1 主要結(jié)論128-129
• 7.2 創(chuàng)新點129
• 7.3 不足與展望129-131
• 參考文獻(xiàn)131-143
• 作者簡歷及在學(xué)研究成果143-147
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集147

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王學(xué)軍;錢學(xué)森;馬立強(qiáng);張煒;;厚煤層大采高全厚開采工藝研究與應(yīng)用[J];采礦與安全工程學(xué)報;2009年02期

2 繆協(xié)興，，錢鳴高;采場圍巖整體結(jié)構(gòu)與砌體梁力學(xué)模型[J];礦山壓力與頂板管理;1995年Z1期

3 朱哲明;李元鑫;周志榮;冉旭;金昕星;;爆炸荷載下缺陷巖體的動態(tài)響應(yīng)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2011年06期

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本文編號：658297